[科普中国]-人工照明

人工照明简介

用白炽灯、卤钨灯、荧光高压汞灯、长弧氙灯、高压钠灯、金属卤化物灯等人工光源，并配合其他照明器使某场所或空间达到一定照度水平的措施或方法。按照明方式可分为：①一般照明，又称全面照明，使整个房间得到均等照度。多用于教室、实验室、图书馆(室)等。②局部照明，只对某空间内一个或几个局部地点进行照明的方式。如车间内的工作台面、操作盘等的照明均属此类，以使上述局部地点或台面达到照度要求。③混合照明，又称综合照明，兼用一般照明和局部照明。在生产场所多用混合照明，在一般照明的前提下，对视觉工作要求较高的场所再进行局部照明。照明按其用途可分为：正常照明、事故照明、值班照明、警戒照明及障碍照明。人工照明的卫生学要求是：有足够的照度;防止眩目;照度应均匀、恒定，不应有明显的阴影。2

人工照明除必须满足功能上的要求外，有些以艺术环境观感为主的场合，如大型门厅、休息室等，应强调艺术效果。因此，不仅在不同场所的照明（如工业建筑照明、公共建筑照明、室外照明 、道路照明、建筑夜景照明等）上要考虑功能与艺术效果，而且在灯具(光源、灯罩及附件之总称)、照明方式上也要考虑功能与艺术的统一。

了解照明器材特征是有效进行人工照明的前提。人工照明的器材主要有白炽灯、荧光灯、水银灯等主要类型。1

分类人工照明有较易分布和配置光线的特点。它可根据照明的要求，借助于诸如反射器、挡光板和扩散材料等装置来控制调节光源，以获取所需的各类采光效果。人工照明是以灯具来实现具体照明要求的，因而控制和分配灯光是获取所需光分布和取得照明效果的途径。为了反映出灯具的光分布特点，国际照明委员会推荐以照明光通量散向空间的比例来进行分类，将人工照明方式分为五种：直接型、半直接型、漫射型、半间接型和间接型。 1

直接型照明形式这是用途最为广泛的一种照明方式，它使90%的光线向外照射，灯具光通量的利用率最高。按照灯泡与灯罩相对位置的深浅，直接型灯具可分为广照型、窄照型和格栅型。

①广照型是灯罩只有下端开口，且开口较宽，光线分布较广。常见的有吊灯、吸顶灯等。

②窄照型是光线集中，相对照度较高，如点射灯、筒射灯。其光源多为白炽或卤钨灯。其中，点射灯是一种轻型投光灯具，主要用于重点照明。其配光大多为窄光束，使用时能自由转动，随意选择投射方向。如果将点射灯装在内设电源线的光导轨上，灯具可以沿轨道滑动，则灵活性更大，非常适合服饰品陈列使用。被正面光射的服装有明亮的感觉，能完整地展示整体服装的色彩和细节。

③格栅型多为敞口式直接型荧光灯具所用。这种灯具纵向几乎没有遮光角，在照明要求高的情况下，常常要设遮光格栅来遮蔽光源，减少强光直接照射产生炫光。格栅照明光线含有部分折射光和反射光，光质柔和，它与广照型照明相似，可作为一般照明使用。

半直接型照明形式半直接照明是使60%～90%光线向下直接照射，只有10%~40%光线往上投射。在照明效果上，灯具上方发出少量的光线照亮顶棚，减少灯具与顶棚间的强烈对比，使环境亮度分布更加舒适。外包半透明散光罩的吸顶灯，下面敞口的半透明罩以及上方留有较大通风、透光空隙的荧光灯具，都属于半直接型配光。这些灯具把大部分光线直接投射到服装展示工作区，也有着较高的光量利用率。

漫射型照明形式漫射型照明又称扩散型灯具。它使40%～60%光线扩散以后向下投射，其余40%～60%光线扩散后向上投射。这种灯具最典型的是乳白玻璃球形灯罩，其他各种形状漫射透光的封闭灯罩也有类似的配光。该灯具将光线均匀地投向四面八方，对于服装展示工作区而言，光量利用率较低。

半间接型照明形式半间接型照明形式是运用采光装置使60%～90%光线往上投射，经天花板或墙壁上部往下反射。只有10%～40%光线直接往下投射，光量较低，炫光与阴影也较弱。灯具上端开口较大而下端较小的壁灯和吊灯，或上面有敞口的半透明罩均属这一类。

间接型照明形式间接型照明形式是把灯光全部投向顶棚，使顶棚成为第二次光源。这种照明光线扩散性极好，几乎没有阴影和光幕反射，也不会产生直接炫光，光量弱，光质柔，灯具中只有上端开口的壁灯、落地灯、吊灯以及顶棚采光等属于这种类型。

以上五种照明方式各有特点。服装展示的照明设计可根据具体要求，对每类灯具的实用性和对光环境的影响进行认真的分析，作出正确的选择，使之发挥各自的照明优势。1

人工照明中光生物效应的应用各种照明新技术层出不穷，人工照明对人类、动物和植物的影响越来越大。3

照明对野生植物及动物的影响照明对自然环境的影响难以量化。当照明装置附近有田野、山脉、森林、河流、湖泊或海岸线时，照明或许对这些区域的昆虫、植物、动物会因季节的不同而产生不利的影响。

诱虫黑光灯黑光灯所使用的荧光粉在254 nm短波紫外辐射激发下产生主峰为365 nm的不可见的长波紫外辐射。用于引诱蚊蝇等各种昆虫、娱乐场所的特殊效果照明。

诱虫黑光灯是利用许多夜出的昆虫对光亮的趋光性，将昆虫吸引到小范围，利用电网或水盒诱杀。许多昆虫复眼对光的灵敏度在350~390 nm及450~580nm两个峰值。黑光灯诱捕数量较多的害虫有：棉蛉虫、粘虫、铜绿金龟子、松毛虫等。3

某些昆虫是趋光性的（被光吸引），如蛾子；某些昆虫又是避光性的（厌光而远离），如萤火虫。夜间照明对这两种不同昆虫的影响是极为明显的。当田野、山林、河流、湖泊附近有照明装置时，由于季节的不同，就会吸引更多的飞虫。因此我们有必要采取某些措施：

① 使用那些对昆虫吸引较低的波长的光源。

② 不向昆虫栖息地发光的灯具。

对哺乳、两栖、爬行动物和牲畜的影响夜间照明装置对那些夜间活动的哺乳动物的影响是很明显的。许多哺乳动物、两栖动物、爬行动物夜间出动，捕食受光吸引而聚集的昆虫。因而，对这些生物的栖息地的关注尤为重要。可以想象不适当的室外照明可能会对家畜产生许多的影响，如：扰乱家畜和牲畜的生理机能和新陈代谢功能、降低产出率、导致动物行为异常。因而，在牲畜附近安装照明装置时，应该考虑动物的生活习性。

对鸟类和鱼类的影响已有报道：鸟类栖息地的分布随着郊区的城市化发生了许多变化，但依然保留着某些自然状态（环境）。那些夜间捕食的鸟类，如猫头鹰和其他生活在森林里的物种，夜间照明对它们来说是可怕的。然而，有关夜间照明对鸟类影响的量化研究还是未知的。鱼类也有趋光和避光之分，而且不同的鱼类对照明（强度）或光的种类有不同的反应。光线对鱼类的影响依然不清楚，适用的照明也不确定，因而需要进一步研究。

对植物、农作物的影响夜间照明对植物生理和生态也存在影响。已有报道：照明对植物光合作用、生长、生物节气有影响，对多年生和一年生草本植物发芽有影响，对昆虫授粉等有影响，等等。已经证实，城市中人造光源对道路两旁的植物因植物种类的不同而有不同的影响。例如：照明不影响榉树和银杏，却影响鹅掌楸 (郁金香属) 和Chinese Parasol（中国松）。我们已经了解照明对诸如水稻这类农作物的影响。水稻是一年生草本植物，水稻抽穗期会因为夜间照明而推迟。这种影响被认为在抽穗前 20~40 天表现得最为强烈。因此在种植有水稻或类似作物的附近公路设置照明系统时，我们应谨慎考虑。所以，夜间照明要考虑安装地点，依据植物种类还要相应考虑其他因素的影响，如：光的波长及强度，照明的季节和时段。各种光源对植物的作用见图。

人工照明和健康紫外线杀菌灯细菌、霉菌、酵母菌和病毒暴露于180~700 nm波长电磁辐射下时都受到不利影响，大多数效应在220~300 nm发生（中紫外到远紫外）。在250 nm范围紫外波长光下暴露受损的细菌随后以320~410 nm范围蓝光照射时有明显增加的存活率。这个光致复活作用在包括人类皮肤和血液细胞在内的很大物种范围内发生。3

季节性情绪失调和生理节奏季节性情绪失调（SAD）是一种在冬天几个月里伴随降低的环境光照水平而产生的零季节性抑郁综合症状。该疾病在极地更为普遍，那里一年里随季节的光照水平变化最明显。最近的研究表明光治疗有效地用于治疗SAD病人。

SAD的光治疗将病人暴露于适度水平光照下持续时间长达几天或几星期，这个有益效果似乎来自进入眼睛的光。光源的光谱要求是在可见光范围，白炽灯、冷白色荧光灯、全光谱灯和日光都取得了成功结果。生物节奏体现了外部的时间暗示与内部新陈代谢活动之间的协调。这种同步发生在动物和植物王国内，包括了白天—黑夜循环（循环节奏）、睡眠—清醒循环、月亮循环（每月的周期循环）和季节循环。调节内部过程以适应外部时间暗示的生物钟会由于不同压力而变成“失同步”的，比如失眠、生病或跨时区的喷气飞机旅行。当（“失同步”发生时）失去时间的阶段感使人可能会感觉无方向感、易怒，可能会经受其他疾病如失眠症或进食困难。已使用光治疗在帮助内在生物节奏与外部时间暗示之间恢复同步方面取得某些成功。3

人工照明对人眼视功能的影响照明与人体健康密切相关。国内外众多研究表明，照明能够影响视功能。4

有学者认为在 4000K、300lx暖白光LED光源环境下，大学生在短时间阅读后对其视功能影响不大，而对其泪膜稳定性有影响，但长时间使用LED照明对视功能的影响还需要进一步探讨。5

目前，视功能是人工照明环境研究重点之一。色觉及其它视觉功效的研究为人工照明光环境设计提供了重要的照明参数参考，具有广泛的研究意义，也对新光源的设计开发有着重要价值。4